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第1章 绪论1

1.1 研究背景与意义1

1.2 煤与瓦斯突出危险区域预测研究2

1.3 瓦斯监测多传感器信息融合与知识发现研究4

1.4 矿井瓦斯传感器优化选址研究20

参考文献28

第一篇 煤与瓦斯突出危险区域预测方法研究43

第2章 瓦斯突出危险区预测的地质和地球物理基础43

2.1 地震波43

2.2 瓦斯突出的地球物理基础45

2.3 地质构造对瓦斯赋存与富集的控制作用47

2.4 瓦斯突出煤体的物理力学特性测试52

2.5 本章小结57

第3章 支持向量机理论及地震属性的特征优化58

3.1 统计学习理论58

3.2 支持向量机分类60

3.3 支持向量机核函数62

3.4 核函数的参数选择问题64

3.5 基于支持向量机的地震特征优化64

3.6 本章小结71

第4章 基于地震正演模拟和SVM的煤与瓦斯突出危险区预测方法研究72

4.1 地震正演模拟方法72

4.2 含瓦斯煤层的地震剖面正演模型的建立82

4.3 基于正演地震剖面的地震属性提取91

4.4 基于地震属性和SVM的预测模型研究96

4.5 应用实例98

4.6 本章小结103

第5章 煤与瓦斯突出危险区预测实证研究——以淮南矿区张集矿深部采区为例104

5.1 研究区基本情况104

5.2 淮南矿区张集矿深部采区含瓦斯煤层地震正演模拟106

5.3 基于SVM的煤与瓦斯突出危险区预测115

5.4 基于GIS的张集矿煤与瓦斯突出预测管理系统129

5.5 本章小结136

参考文献136

第二篇 瓦斯监测多传感器信息融合与知识发现研究143

第6章 煤矿瓦斯安全监测手段与评价指标研究143

6.1 瓦斯监测的主要任务及方法概述143

6.2 突出静态预测方法与危险评价指标145

6.3 突出动态预测方法与危险评价指标147

6.4 突出预测危险性指标排序155

6.5 本章小结157

第7章 瓦斯监测多传感器信息融合体系结构研究158

7.1 多传感器信息融合体系结构的设计原则158

7.2 瓦斯监测多传感器信息融合目标体系159

7.3 瓦斯监测多传感器信息融合系统工作流程160

7.4 瓦斯监测传感器的选用与组织161

7.5 瓦斯监测多传感器信息融合体系总体结构162

7.6 基于ArcGIS Server的瓦斯多级监管系统结构165

7.7 基于模糊专家系统的瓦斯突出预测决策级融合169

7.8 本章小结174

第8章 基于时间序列相似性度量的瓦斯报警信号辨识176

8.1 瓦斯超限报警原因分析176

8.2 动态时间弯曲距离及其应用176

8.3 基于DTW距离的GWTS聚类分析180

8.4 GWTS形态度量与特征提取182

8.5 基于分段形态度量的瓦斯报警信号辨识算法184

8.6 实验与分析185

8.7 本章小结187

第9章 基于时空相关性分析的瓦斯监测数据异常识别188

9.1 瓦斯传感数据异常原因分类188

9.2 瓦斯异常传感数据时空相关分析189

9.3 基于层次编码法的瓦斯传感器编码规则192

9.4 基于时空相关性分析的瓦斯异常识别算法194

9.5 实验与分析195

9.6 本章小结197

第10章 瓦斯监测知识发现及知识库系统设计198

10.1 瓦斯监测数据挖掘方法198

10.2 瓦斯报警时间序列知识发现202

10.3 瓦斯监测知识库系统设计208

10.4 基于专家系统的工作面GWTS模式识别示例214

10.5 本章小结215

第11章 基于粗集—神经网络集成的煤矿知识发现216

11.1 粗集理论216

11.2 神经网络理论及BP神经网络217

11.3 粗集与神经网络集成218

11.4 基于粗集神经网络的煤矿数据挖掘模型220

11.5 本章小结226

第12章 基于矩阵编码的改进GABP知识挖掘模型228

12.1 煤矿预测神经网络模型的失效成因228

12.2 遗传算法概述229

12.3 遗传算法优化神经网络传统模式230

12.4 改进遗传算法231

12.5 遗传算法优化神经网络改进模型240

12.6 本章小结243

第13章 改进差分进化神经网络及其煤矿知识发现244

13.1 差分进化算法的基本原理244

13.2 差分进化算法分析248

13.3 差分进化算法的改进思路250

13.4 基于改进DE的神经网络优化模型257

13.5 MDE性能的测试261

13.6 模型参数的敏感性分析262

13.7 应用实例264

13.8 本章小结269

参考文献270

第三篇 煤矿井下瓦斯传感器优化选址研究283

第14章 瓦斯传感器设施选址特征与决策域分析283

14.1 煤矿安全监控系统与瓦斯传感器相关技术标准与规范283

14.2 矿井瓦斯传感器设施选址特征分析285

14.3 瓦斯传感器设施选址决策域分析286

14.4 典型设施覆盖选址模型289

14.5 本章小结291

第15章 矿井通风巷道瓦斯积聚危险性评价292

15.1 矿井通风巷道瓦斯浓度变化特征292

15.2 基于信息熵的瓦斯积聚危险性评价模型293

15.3 瓦斯积聚信息熵模型的积聚因子评价294

15.4 实例分析296

15.5 本章小结302

第16章 矿井复杂通风巷道瓦斯传感器选址模型研究303

16.1 选址模型构建方案及相关假设与定义303

16.2 矿井瓦斯传感器选址模型输入表示305

16.3 瓦斯传感器覆盖选址基础模型313

16.4 瓦斯传感器备用覆盖选址模型319

16.5 本章小结322

第17章 瓦斯传感器选址模型求解算法324

17.1 相关算法简介324

17.2 模型求解思路及关键技术327

17.3 混合ACA算法求解单目标选址模型332

17.4 混合PACA算法求解多目标选址模型335

17.5 算法求解效果分析337

17.6 本章小结339

第18章 瓦斯传感器优化选址决策支持系统开发与实例研究341

18.1 MSDSS系统分析与设计341

18.2 通风地理网络建模与分析342

18.3 混合蚁群算法与GIS耦合求解选址模型351

18.4 实例研究353

18.5 本章小结370

参考文献371